人教版高中物理必修第三冊(cè)：10.4《電容器的電容》教案

1、電容器的電容【教學(xué)目標(biāo)】1了解電容器概念及基本作用。2了解電容器的結(jié)構(gòu)，了解常用電容器種類。3知道平行板電容器的電容跟哪些因素有關(guān)，有什么關(guān)系？【教學(xué)重點(diǎn)】電容的概念，影響電容大小的因素。【教學(xué)難點(diǎn)】電容的概念，電容器的電量與電壓的關(guān)系，電容的充、放電?！窘虒W(xué)過程】一、新課引入教師：兩塊相互靠近，平行放置的金屬板，如果分別帶上等量異種電荷，它們之間有沒有電場？兩金屬板間有沒有電勢差？教師歸納小結(jié)由此可見，相互靠近的兩金屬板構(gòu)成的裝置具有儲(chǔ)存電荷的作用，或者說它可以容納電荷，而兩板所帶正、負(fù)電荷越多，板間電場就越強(qiáng)，兩板間的電勢差就越大。那么有什么方法可以使兩金屬板帶上正、負(fù)電荷呢？將兩金屬極分

2、別按到電源的正、負(fù)兩板上（同時(shí)畫出電路）將“25V，4700F”電容器（出示實(shí)物）充以16V電壓，然后短路放電產(chǎn)生白熾的火花，并發(fā)出較大的聲響。然后教師明確告訴學(xué)生“電容器可以容納電荷”。如何解釋這一現(xiàn)象呢？（學(xué)生疑惑）現(xiàn)在我們來學(xué)習(xí)有關(guān)電容器的知識(shí)。二、新課教學(xué)1電容器電容器是電氣設(shè)備中的一種重要元件，在電子技術(shù)、電工技術(shù)中有很重要的應(yīng)用。收音機(jī)、電視機(jī)、充電器、電風(fēng)扇、日光燈等電器中有廣泛的應(yīng)用。（1）電容器的構(gòu)成在兩個(gè)相互靠近的導(dǎo)體中間夾上一層絕緣物質(zhì)（也叫電介質(zhì)）就是一個(gè)電容器。這兩個(gè)導(dǎo)體叫做電容器的兩個(gè)極。教師出示平行板電容器、紙介電容器（展開），介紹它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并指出平行板電容

3、器是最簡單的電容器，再介紹一般電容器的符號(hào)。2常用電容器教師介紹常用電容器的種類：（1）固定電容器：電容固定不變。（2）可變電容器：兩極由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫做定片；可以轉(zhuǎn)動(dòng)的一組鋁片叫做動(dòng)片；空氣為電介質(zhì)。（通過改變兩極間的正對(duì)面積或距離來改變電容。）3電容器使用時(shí)應(yīng)注意的問題通過演示電容器上的參數(shù)強(qiáng)調(diào)電容器使用時(shí)應(yīng)注意的問題：（1）電容器的擊穿電壓加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一限度，超過這個(gè)限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個(gè)極限電壓稱為擊穿電壓。（2）電容器的額定電壓電容器正常工作時(shí)兩極板上的最大電壓。電容器外殼上標(biāo)的就是額定電壓，它比擊穿電壓要低。（3）電解電容器的極

4、性電解電容器在使用時(shí)注意正負(fù)極，長引腳為正極。【例題1】某電容器上標(biāo)有“1.5 F 9 V”的字樣，則（ B ）A該電容器所帶電荷量不能超過1.5CB該電容器所加電壓不能超過9 VC該電容器擊穿電壓為9 VD當(dāng)給該電容器加4.5 V的電壓時(shí)，它的電容值變?yōu)?.75 F4電容器充放電使電容器帶電叫做充電，把電容器的一個(gè)極板接電池組的正極，另一個(gè)極板接電池組的負(fù)極，兩個(gè)極板分別帶上了等量的異種電荷，電容器的一個(gè)極板上所帶電量的絕對(duì)值叫做電容器所帶的電量，充了電的電容器的兩極板之間有電場。兩板之間有電勢差（電壓）使充電后的電容器失去電荷叫做放電，用一根導(dǎo)線把電容器的兩極接通，兩極上的電荷互相中和，電

5、容器就不帶電了，放了電后兩極之間不再存在電場，也沒有電勢差。教師講解充、放電過程電荷移動(dòng)，電場、電勢差的變化。5電容電容器充電后的帶電量跟兩極板間電勢差有什么關(guān)系？（學(xué)生疑惑，思考片刻）我們用實(shí)驗(yàn)來分析。分別用8V、12V、16V電源給“25V 4700F”電容器充電，再放電，觀察放電的火花與聲響（增加學(xué)生感性認(rèn)識(shí)）。結(jié)果：“25V 4700F”充8V，放電產(chǎn)生桔紅色火星，幾乎無聲音。充12V，放電產(chǎn)生白色熾光，有聲音。充16V，放電產(chǎn)生更強(qiáng)的白熾火花，很大聲音。由此可知，電容器充電后的帶電量Q，是跟它的兩極間的電勢差（電壓）有關(guān)的。兩極間電勢差隨所帶電量的增加而增加。用不同電容器重做上述實(shí)驗(yàn)

6、，又如何？用16V電源分別給“25V 4700F”和“25V 1000F”的電容器充電，再放電。結(jié)果：“25V 4700F”放電產(chǎn)生白熾的火花放電“25V 1000F”放電產(chǎn)生桔紅色的火星放電由此可知，不同的電容器，電勢差增加1V所需要增加的電量是不同的。師生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果同一電容器，兩極間電勢差隨所帶電量的增加而增加，對(duì)不同的電容器，電勢差增加1V所需要增加的電量是不同的。為了表示這種特征，我們把使電容器的兩極間的電勢差增加1V所需的電量，叫做電容器的電容。兩極板間的電勢差增加1伏所需的電量多，電容器的電容大。所需電量少，電容器的電容小。因此，電容是表征電容器容納電荷的本領(lǐng)大小的物理量。這種情

7、形相當(dāng)于直筒容器容納水的情形，以下兩個(gè)不同的容器，要使水面升高1cm所需的水量不同，乙容器比甲容器所需要的水量多，說明了乙容器容納水的本領(lǐng)比甲容器大。（類比法）電容器水容器容納儲(chǔ)存電荷容納儲(chǔ)存水電荷量Q水量V電勢差U水位差h電容C橫截面S電容的符號(hào)是C，國際單位制里電容的單位是法拉，簡稱法，符號(hào)是F教師說明法的含義，再介紹較小的單位微法、皮法。1F=10-6F 1pF=10-6F=10-12F電容是表征電容器容納電荷特性的物理量，它的大小是由電容器的本身結(jié)構(gòu)決定的（如裝水容器的裝水本領(lǐng)由容器本身結(jié)構(gòu)決定一樣）電容器的電容跟兩極板的正對(duì)面積、兩極板的距離以及兩極板間的電介質(zhì)都有關(guān)系，增大兩極板正

8、對(duì)的面積，電容就增大。減少極板間距離，電容也增大。6平行板電容器電容電容器中具有代表性的一種。（1）構(gòu)成：兩塊平行相互絕緣金屬板。構(gòu)成里可強(qiáng)調(diào)一下：兩極間距d；兩極正對(duì)面積S。描述一對(duì)平行板的幾何特性。注意說明，兩板所帶電量應(yīng)是等量異號(hào)的（前面實(shí)驗(yàn)已證明）。（2）量度：，Q是某一極板所帶電量的絕對(duì)值。（3）影響平行板電容器電容的因素：實(shí)驗(yàn)：先說明靜電計(jì)的作用：指針偏角越大，指針與殼間電勢差越大。充電完畢后，斷開極板A、B與起電機(jī)連線，Q不變，改變A、B極板間距離，可見板間距增大時(shí)，靜電計(jì)指針偏角變大，板間距減小時(shí)，靜電計(jì)指針偏角減小。分析：d增大，C，Q不變，U增大，C減小。d增大，C，U減小

9、，C增大。理論和實(shí)驗(yàn)精確證明：C實(shí)驗(yàn)：改變AB兩板正對(duì)面積S，可觀察到S增大時(shí)，指針偏角變??；S減小時(shí)，指針偏角變大。分析：Q不變，U減小，C，C增大，S增大。Q不變，U增大，C，C減小，S減小。理論和實(shí)驗(yàn)可精確證明：CS實(shí)驗(yàn)：固定A、B位置不變，把電介質(zhì)板插入，可觀察到電介質(zhì)板進(jìn)入過程中，靜電計(jì)指針偏角變小。分析：Q不變，U變小，C，C變大。電介質(zhì)一般指絕緣物質(zhì)，無自由電荷，電荷可在平衡位置附近做微小振動(dòng)。當(dāng)絕緣物質(zhì)處于外加電場中時(shí)，這些電荷受力，其分布將發(fā)生一定的變化，在靠近正極板表面上出現(xiàn)負(fù)電荷，在靠近負(fù)極板表面上出現(xiàn)正電荷。這些電荷不是自由電荷，而是被束縛在電介質(zhì)上，不能自由移動(dòng)。這些

10、束縛電荷使板間電場削弱，兩板間電勢差U降低，從而使靜電計(jì)指針偏角減小。兩極板間插入電介質(zhì)時(shí)比不插入電介質(zhì)時(shí)電容大。給出平行板電容器電容公式：C，為介電常數(shù)，k為靜電力恒量。這里也可以用能的觀點(diǎn)加以分析：電介質(zhì)板插入過程中，由于束縛電荷與極板上電荷相互吸引力做功，電勢能減少，故電勢差降低。（4）幾種常用電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)電介質(zhì)空氣煤油石蠟陶瓷玻璃云母水r1.000522.02.164116881（5）平行板電容器內(nèi)電場：實(shí)驗(yàn)：（建議）在一塊金屬板上固定一些細(xì)尼龍絲，把兩金屬板平行正對(duì)放置，并用起電機(jī)使兩板帶電，可見尼龍絲幾乎垂直于板，且相互平行地立起來。從細(xì)尼龍絲的分布情況，可看出板間電場的特點(diǎn)。板間電場可看作勻強(qiáng)電場：E=U/dU為兩板間電勢差，d為兩板間距。場源關(guān)系E而C 故EQ不變，板間電場強(qiáng)度E與板間距無關(guān)。U不變，電容器始終與電源兩極相連，E與d成反比，Q=CU，Q與d也成反比?！纠}2】如圖所示，是一個(gè)由電池、電阻R與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，在增大電容器兩極板間距離的過程中（ ）A電阻R中沒有電流B電容器的電容變小C電阻R中有從a流向b的電流D電阻R中有從b流向a的電流【拓展提高1】用兩節(jié)相